上海超低能耗办公建筑围护结构技术研究与实践

建筑围护结构性能提升是降低空调供暖负荷的重要路径,上海处于夏热冬冷地区,以夏季空调为主、兼顾冬季供暖,围护结构应同时考虑保温和散热。采用正交试验的优化方法实现了在较少模拟次数下完成全工况模拟的效果。研究得到了不同围护结构关键指标对建筑负荷的敏感性及重要性排序,确定了建筑全年冷/热/总负荷随围护结构性能参数水平的变化趋势,建立了适宜上海气候和用能特征的超低能耗办公建筑指标体系。将该技术体系应用于上海某新建办公建筑并采用高性能多联机系统,冬夏季及过渡季的热舒适和能耗实测结果表明,建筑室内满足热舒适需求,供暖空调耗电量为17.99 kW·h/m~2,显著低于上海办公建筑平均电耗,为夏热冬冷地区超低能耗建筑技术体系建立提供了支撑。     

具有开启式中庭的高层建筑热环境探究

中庭具有垂直温度梯度较大的特点,而开启式中庭与周围房间连通,热环境相互影响。为了分析该类中庭的热环境及其对周边空调区的影响,本文以杭州市某栋99.55m高具有贯通整栋建筑的核心式开启式中庭的高层办公建筑为研究对象,采用Ecotect及Airpak软件进行模拟分析,分为夏季供冷工况和冬季供暖工况。结果表明,在建筑外围护结构气密性很好的前提下,冬夏季均存在开启式中庭顶部过热的情况,局部高温夏季42℃,冬季39℃;冬夏季中庭对周边办公区域影响较小;冬季中庭的存在有利于减小采暖负荷;中庭存在气流环流。     

重庆住宅壁挂式空调供暖期间的通风方式研究

通过对重庆地区住宅冬季主要供暖方式-壁挂式空调的供暖效果进行实测分析,供暖期间房间内温度分层和新风不足现象明显。针对居民在壁挂式空调供暖期间开窗通风的使用行为习惯对供暖舒适性和能耗的影响,笔者提出了一种适用于重庆地区住宅冬季壁挂式空调供暖与通风协同运行解决方案,并通过数值模拟验证其可行性。该结果可为该地区住宅冬季室内热环境调控提供参考。     

某博物馆中庭及相邻区域热环境数值模拟

有透明围护结构的中庭具有"温室效应"和上部空间热量堆积的特点,特别是竖直方向上有明显的温度梯度。以某博物馆的中庭及与其相通的走廊为研究对象,利用CFD软件模拟了夏季3种工况、冬季2种工况下的热环境,并对夏季3种工况进行了能耗分析。建议在夏季,将中庭及与其相连的走廊作为一个整体进行空调设计,上层空调机组承担较多的负荷,下层空调机组承担较少的负荷;在冬季,中庭地面设置地板辐射供暖。     

夜间辐射对建筑围护结构热负荷的影响

对冬季夜间建筑物外围护结构得热进行了理论分析,并进行逐时热负荷计算,结果表明在冬季夜间供暖空调标准工况下,没有考虑夜间辐射的建筑物热负荷要比实际所需负荷约小8.4%,对于节能保温较好的墙体,夜间辐射所产生的热负荷要比保温效果差的墙体小,指出供暖空调系统在冬季夜间运行时有必要考虑这部分负荷。     

带中庭建筑内区单侧热压通风效果分析

主要研究多层带中庭建筑内区热压作用下的单侧自然通风,通过实测及模拟两种方式对测试房间进行分析,试图通过调整房间开窗面积及开窗高度合理引导热压通风,以达到室内工作区空间的最佳空调状态并同时起到节能的作用。     

探讨长江流域室内热环境营造——基于建筑热过程的分析

长江流域夏季炎热、冬季阴冷、全年高湿,影响建筑室内热环境的因素众多,关系复杂。对该地区建筑热过程的正确理解和分析是提出合理室内热环境营造技术的基础。基于建筑热过程,构建了涵盖设计与运行阶段的室内热环境营造桑基能流图,分析了影响室内热环境营造的主要因素,即得(失)热、冷(热)负荷、供冷(热)量和能源消耗,以及能量流动关系;简要介绍了现有节能技术的原理和在长江流域的应用现状。对长江流域典型城市住宅的室内热环境进行了模拟分析,结果表明:所选住宅夏季围护结构形成的冷负荷占比最大,应首先考虑通过合理的隔热及遮阳措施减少得热,从而减少供冷能耗;冬季冷风渗透形成的热负荷占主导地位,需要提高建筑气密性及围护结构热工性能加强保温;综合过渡季自然通风、供暖空调设备能效提升等措施,可实现在满足热舒适标准基础上全年供暖空调能耗不超过20 kW·h/m~2的目标。     

大空间建筑冬季室内热环境现场测试及能耗分析

实测了上海体操中心冬季工况，得到了大空间建筑冬季室内垂直温度分布及室内热负荷构成。认为实测结果对大空间建筑全年室内热环境和空调设计有参考价值。     

围护结构热惰性对间歇供暖热负荷附加影响

为了研究围护结构热惰性对间歇供暖逐时热负荷附加的影响,笔者以北京某办公建筑围护结构热惰性作为分类,研究了围护结构类型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ以及围护结构类型Ⅱ保温形式对建筑逐时负荷、室内热环境影响,最后给出了在连续供暖耗热量基础上的逐时热负荷附加率,为间歇运行蓄热空调系统的设计和运行控制提供参考依据。     

南方建筑非透明围护结构热工与节能设计

如何兼顾冬夏两季建筑供暖空调负荷和能耗,保证室内热环境质量,确定最适宜的热工特性,是长期困扰中国南方建筑围护结构热工与节能设计的难点。通过对夏热冬冷和夏热冬暖地区建筑在采暖、空调与自然通风条件下动态热过程的分析,研究了这一地区围护结构热特性与能耗的制约关系,以及对室内热环境与建筑热稳定性的作用机理。在兼顾冬季保温与夏季隔热的情况下,将建筑全年能耗作为控制目标,从室内热环境质量、节能效果、围护结构的安全性、可靠性、经济性和实用性等角度评价目前所采用的围护结构节能技术存在的问题,提出一种适宜南方气候的建筑围护结构热特性指标及构造形式。     

媒体重头文章概览

<正>《土木建筑与环境工程》04/2017南方建筑非透明围护结构热工与节能设计如何兼顾冬夏两季建筑供暖空调负荷和能耗,保证室内热环境质量,确定最适宜的热工特性,是长期困扰中国南方建筑围护结构热工与节能设计的难点。通过对夏热冬冷和夏热冬暖地区建筑在采暖、空调与自然通风条件下动态热过程的分析,研究了这一地区围护结构热特性与能耗的制约关系,以及对室内热环境与建筑热稳定性的作用机理。在兼顾冬季保温与夏季隔热的情况下,将建筑全年能耗作为控制目标,从室内热环境质量、节能     

昆明市居住建筑能耗调研分析

通过问卷开展了昆明市居住建筑能耗调研,统计了建筑概况、家庭状况和用能设备类型.评价了昆明市居民对夏季无空调和冬季无供暖条件下室内热舒适的满意程度:在夏季无空调条件下,居民对住宅室内热舒适可接受、较满意和满意的比例为94.5％;冬季无供暖条件下,该比例降为64.4％,表明昆明市居住建筑有一定的供暖需求.经计算,本次调研的...     

通辽图书馆暖通空调设计

通辽图书馆集普通书库、珍善本书库、阅览室、学术报告厅、中庭等功能房间于一体。介绍了该项目的供暖通风及空调系统设计,就水力平衡、防冻、内区供冷等几个主要方面进行了着重探讨和比较。为严寒地区存在较大内区建筑的供暖通风及空调系统节能设计提供了一些设计思路。     

室内湿度控制模式对夜间通风效果评价的影响

以某高校图书馆为例,分析了EnergyPlus软件的两种室内湿度控制模式对室内湿度和空调负荷预测及夜间通风节能效果评价的影响。结果表明,定湿度模式预测得到的室内湿度与设定值一致,定显热比模式预测得到的室内湿度波动较大,且室内人员密度越大或室内设计温度越低,预测结果偏离设定值越多。两模式算得的空调显热负荷相同,潜热负荷不同,且室内人员密度越大或室内设计温度越低,定湿度模式预测得到的潜热负荷和全热负荷超过定湿度模式的预测结果越多。若该建筑位于上海或西安地区,则典型日的夜间通风节能率均约为9%,且定显热比模式的预测结果稍大。采用定显热比模式计算空调负荷、评价夜间通风节能效果时需同时考虑日间室内湿度是否满足要求,尤其是对湿热地区室内人员密度较大或设计温度较低的建筑。如果室内湿度不满足要求,应采用定湿度模式。     

玻璃幕墙建筑冬季热工特性及其暖通空调对策

通过对典型玻璃幕墙建筑冬季、过渡季晴天、阴天时的室内热环境的测试,揭示了玻璃幕墙建筑的热工特性,并提出与之相适应的空调、供暖方案,同时提出了玻璃幕墙建筑冬季负荷计算方法及选取有关数据时应考虑的因素.     

考虑冬季夜间辐射的建筑物热负荷研究

对冬季夜间建筑物外围护结构得热进行理论分析,并对建筑物外围护结构进行逐时热负荷计算。结果表明在冬季夜间供暖空调标准工况下,夜间辐射使室外空气综合温度在传统计算方法上逐时下降了2-3℃,这使得没有考虑夜间辐射的建筑物热负荷要比实际所需负荷减少约8．4％。对于节能保温较好的墙体,夜间辐射所产生的热负荷要比保温效果差的墙体小,供暖空调系统在冬季夜间运行时有必要考虑这部分负荷。     

基于空调系统能耗限额控制的上海某办公建筑运行效果分析研究

介绍了基于空调系统能耗限额控制的上海某办公建筑概况,采用能耗、室内环境、设备状态监测和问卷调查的主客观研究方法,从空调和供暖实际运行能耗和室内热舒适度两方面进行评估验证研究。研究结果表明,通过被动式节能技术、空调供暖设备节能系统、智能化节能控制等性能提升措施的集成技术路径,结合设计、施工、调适等全过程保障措施的实施,可实现办公建筑空调和供暖低能耗的目标。项目实现了工作时段全年空调和供暖能耗不高于30 kW·h/m~2,同时实现了冬季室内温度22.94～23.63℃和夏季室内温度25.13～25.62℃的高舒适度要求。冬夏两季的室内热湿环境的主观调查结果整体满意度较高,其中冬季"比较舒适"以上的满意度大于83%,夏季"比较舒适"以上的满意度大于93%。通过精确调整室内舒适度水平和进一步优化空调系统配置,可实现工作时段全年空调和供暖能耗不高于25 kW·h/m~2的目标。     

夏热冬冷地区居住建筑混合通风系统分析

通过对非供暖空调环境下人体热适应性的分析,确定体感温度为混合通风系统的调控目标参数。分析了夏热冬冷地区非人工冷热源热湿环境体感温度范围和评价等级,得出夏热冬冷地区不同室外空气温度下满足室内热舒适条件的混合通风量范围。采用实测和软件预测2种方式,对居住建筑混合通风量和自然通风量分别进行了定量分析。通过对需求通风量与自然通风量的对比,得出满足室内热舒适所需的机械通风量,确定了非供暖空调环境下混合通风系统的控制流程。     

夏热冬冷地区居住建筑混合通风系统分析北大核心

通过对非供暖空调环境下人体热适应性的分析,确定体感温度为混合通风系统的调控目标参数。分析了夏热冬冷地区非人工冷热源热湿环境体感温度范围和评价等级,得出夏热冬冷地区不同室外空气温度下满足室内热舒适条件的混合通风量范围。采用实测和软件预测2种方式,对居住建筑混合通风量和自然通风量分别进行了定量分析。通过对需求通风量与自然通风量的对比,得出满足室内热舒适所需的机械通风量,确定了非供暖空调环境下混合通风系统的控制流程。     

复合空调系统三种运行模式的室内热环境研究

本文以办公室为研究对象,采用数值仿真方法研究了置换通风与顶板辐射复合空调系统三种运行模式在不同冷负荷条件下的室内热环境。结果表明,联合运行模式下,热舒适性最好,且冷板表面结露的危险小于顶板辐射单独供冷;在负荷较小的情况下,三种运行模式均能保证室内热舒适要求,且联合运行模式的通风效率与置换通风单独运行相当;在负荷较大的情况下,采用置换通风模式,室内垂直温度梯度增大,当负荷大到某一程度时,垂直温度梯度将超过3℃/m,表明其单独运行将无法满足热舒适性要求;顶板辐射单独运行可以满足热舒适性要求,但冷板表面结露的危险性增大;联合运行的通风效率小于置换通风模式,且随着室内冷负荷的增加,单独置换通风和联合运行模式的通风效率均有降低的趋势。